JP3371550B2 - Beam irradiation device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビームをターゲットに
照射するビーム照射装置に係り、詳しくは、ビーム照射
に異常が生じたときにビーム照射を停止させる機能を有
するビーム照射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】イオン注入装置等のようなビーム照射装
置は、ビームをターゲット(試料)に照射することによ
り、ターゲットに種々の処理を施すようになっている。
【0003】例えば、イオン注入装置は、図4に示すよ
うに、高電圧部21においてイオン源22で発生したイ
オンを、引出電源23による引出電圧でイオンビームと
して引出し、質量分析器24で所要の質量のイオンビー
ムだけ取り出した後、加速管25において加速・減速電
源26による加速・減速電圧で加速または減速して、さ
らに、走査手段27によりスキャンして図示しないター
ゲットに照射するようになっている。このようなイオン
注入装置では、注入を開始する前にターゲット付近に配
されたファラデー28によりビーム電流の計測が行なわ
れる。
【0004】そして、ファラデー28により計測された
スキャンビーム電流の観測は、通常、オペレータにより
オシロスコープを使用して行なわれていた。その観測波
形は、ビーム電流が正常であれば、図5に示すような台
形波形を表し、この台形波形が崩れるとビーム電流が異
常であることが分かる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、イオン注入
装置では、イオン源に与える各種のパラメータの組み合
わせによっては、ビーム電流に振動が発生することがあ
る。特に、フィラメントがなくイオン源の長寿命化に好
適なECR(Electron Cyclotron Resonance)イオン源で
は、その傾向が強く、従来一般によく用いられていたフ
リーマン型イオン源よりもビームの振動を起こしやすい
ことがわかってきた。
【0006】また、イオン注入においては、イオン注入
装置の機種に応じて、ビームスキャン、ウェーハスキャ
ン、ウェーハ回転等の一定周波数で動作する工程がある
が、これらの工程の動作周波数と上記のようなビーム振
動の周波数とが一致すると、共振が発生して注入等の処
理の質が低下するおそれがあった。例えば、ウェーハ上
のキャリア濃度の分布に関しては、部分的に山や谷が発
生したり干渉縞のような濃淡の連続が発生したりして注
入の均一性が損なわれる可能性があった。
【0007】このため、注入中にビーム電流を観測し
て、上記のような注入に悪影響を及ぼすビーム電流の振
動を検出することが望まれるが、従来のイオン注入装置
では、注入中にビーム電流の観測ができないという問題
点があった。
【0008】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、ビーム照射(注入を含む)の処理中におい
て、その処理に障害を来す上記のようなビームの振動を
検出して、その影響がビーム照射に及ばないように処置
することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のビーム照射装置
は、上記の課題を解決するために、ビーム電流を検出す
る電流計等の電流検出手段と、この電流検出手段により
検出されたビーム電流の時間に対する変化を観測するオ
シロスコープ等の電流観測手段と、この電流観測手段に
より観測されたビーム電流の変化に基づいてそのビーム
電流の振動周波数を検出する周波数検出手段と、この周
波数検出手段により検出された振動周波数と、ビーム照
射に関して一定周期で繰り返し動作する装置所定部の動
作周波数の整数倍もしくは整数分の1の周波数、例えば
ビームスキャンの周波数の整数倍もしくは整数分の1の
周波数とを比較する周波数比較手段と、ビーム照射の均
一性が所定のレベルを満たしているか否かを判定する手
段と、 上記周波数比較手段による比較で両周波数がほ
ぼ一致するとき、ビーム照射の均一性が所定のレベルを
満たしているか否かを判定する手段がビーム照射の均一
性が所定のレベルを満たしていないと判定すればビーム
照射を停止させるビーム照射停止手段とを備えているこ
とを特徴としている。
【0010】
【作用】上記の構成では、電流検出手段によりビーム電
流が検出される。電流検出手段によるビーム電流の検出
は、例えばイオン注入装置においては、ビーム発生源と
なるイオン源側で引出電源の出力電流が電流計にて計測
されることで間接的に行なわれ、あるいは、ターゲット
側でビームを非接触型の電流計にて計測することで行な
われる。そして、上記のように検出されたビーム電流の
時間に対する変化が、電流観測手段により観測される。
【0011】続いて、周波数検出手段により、上記の観
測結果であるビーム電流の変化に基づいて電流の振動周
波数が検出される。イオン注入装置では、ビーム照射に
関する装置所定部の一定周期での繰り返し動作としてビ
ームスキャン等が行なわれるが、その振動周波数の整数
倍もしくは整数分の1の周波数と上記のビーム電流の振
動周波数とが、周波数比較手段により比較される。
【0012】また、ビーム照射の均一性が所定のレベル
を満たしているか否かを判定する手段が、ビーム照射の
均一性が所定のレベルを満たしているか否かを判定す
る。
【0013】さらに、上記の比較で両周波数がほぼ一致
するとき、ビーム照射の均一性が所定のレベルを満たし
ているか否かを判定する手段がビーム照射の均一性が所
定のレベルを満たしていないと判定すれば、ビーム照射
停止手段によりビーム照射が停止させられる。ビーム照
射の停止は、例えば、ビームを通常のビームラインから
逸らすことにより行なわれる。
【0014】このように、上記の構成は、ビームスキャ
ン等の周波数(整数倍もしくは整数分の1)とほぼ一致
するビーム電流の周波数が検出されると、ビーム照射の
均一性に基づいてビーム照射を停止させるようになって
いる。それゆえ、両周波数の一致による共振の発生を防
止することができるとともに、両周波数が一致している
場合でも、ビーム照射の均一性が満足するものであれば
ビーム照射は停止しなくなり、不用意にビーム照射が停
止することを防止できる。
【0015】
【実施例】本発明をイオン注入装置に適用した一実施例
について図1ないし図3に基づいて説明すれば、以下の
通りである。
【0016】本実施例に係るイオン注入装置は、図1に
示すように、高電圧部1を備えている。高電圧部1に
は、イオン源2、質量分析器3等が設けられている。イ
オン源2は、引出電源4により引出電圧が与えられてお
り、プラズマ生成室で生成したプラズマ中からイオンを
引き出すようになっている。また、イオン源2の後段に
は質量分析器3が配されており、この質量分析器3でイ
オン源2から引き出されたイオンビームから所定の質量
のイオン種を取り出すようになっている。
【0017】高電圧部1の後段には、加速管5、走査手
段6等が設けられている。加速管5は、質量分析器3か
らのイオンビームに所定のエネルギーを付与するため
に、加速・減速電源7により与えられた高電圧(加速・
減速電圧)でイオンビームを加速または減速するように
なっている。また、走査手段6は、加速管5からのイオ
ンビームをスキャンしてターゲット8に照射させるよう
になっている。
【0018】また、本イオン注入装置は、ビーム電流を
観測・分析するために、電流計9あるいは非接触型電流
計10と、波形観測器11と、波形処理装置12とを備
えている。
【0019】電流検出手段としての電流計9は、例え
ば、引出電源4に直列に接続されており、引出電流を検
出するようになっている。あるいは、電流計9は、加速
・減速電源7に直列に接続されており、加速・減速電流
を検出するようになっている。
【0020】電流計9を用いる構成では、ビーム電流そ
のものを検出することはできないが、ビーム電流に関連
する引出電流または加速・減速電流を検出することによ
り、間接的にビーム電流の検出を行なうようになってい
る。したがって、電流計9を用いる構成は、精度があま
り高くないため、高精度に注入インタロックを管理する
場合には適さないが、高精度が要求されなければ、簡単
であることから従来のイオン注入装置に大きな変更を加
えることなく導入が容易である。
【0021】同じく電流検出手段としての非接触型電流
計10は、クランプメータなどと称される変流器と同様
の原理で非接触で電流の検出を行なう計器であり、走査
手段6とターゲット8との間に配されている。この非接
触型電流計10は、具体的には、環状のマグネチックコ
アの周囲にコイルが巻回されたものであり、そのマグネ
チックコアの内周側の空間をイオンビームが通過するよ
うに配されている。電流の回りには、その円周方向に、
電流に比例し、かつ電流からの距離に反比例するような
磁場が発生するので、非接触型電流計10によれば、イ
オンビームの周囲に発生した磁場によりコイルに流れる
電流がビーム電流として検出されるようになっている。
【0022】上記の非接触型電流計10を用いる構成で
は、ビーム電流そのものを検出するようになっているた
め、高精度な検出が可能である。したがって、非接触型
電流計10を用いる構成は、高精度に注入インタロック
を管理する場合に適しているが、ビーム輸送経路に非接
触型電流計10が配されるために、従来のイオン注入装
置に大きな変更を加える必要が生じる。
【0023】このため、電流計9を用いるか非接触型電
流計10を用いるか、あるいは両方用いるかは、装置の
機種や用途に応じて適宜選択される。
【0024】上記の電流計9および非接触型電流計10
には、波形観測器11が接続されている。波形観測器1
1は、電流計9または非接触型電流計10で検出された
電流波形を観測するようになっており、電流観測手段と
しての機能を有している。波形観測器11は、オシロス
コープ等が適しているが、電流波形を観測するための専
用の機能を有する観測器を採用すれば、低コスト化を図
ることができる。
【0025】波形処理装置12は、コンピュータにより
構成され、イオンビームの周波数を波形観測器11から
取り込んだ波形データに基づいて演算処理にて求めるよ
うになっており、周波数検出手段としての機能を有して
いる。また、波形処理装置12は、ビームスキャン、ウ
ェーハスキャン、回転ディスクによるウェーハ回転、ウ
ェーハサイズ等の条件により注入均一性のスペックを満
足させることができなくなる所定の振幅を算出するよう
になっている。この振幅の設定は、スキャン周波数、ウ
ェーハサイズ、ビームの振動の波形や周波数等によって
異なるため、それらに応じた演算方法で機種毎に個々に
行なわれる他、オペレータの入力によっても行なわれる
ようになっている。
【0026】加えて、波形処理装置12は、ビームスキ
ャン、ウェーハスキャン、ウェーハ回転等のイオン注入
に関して一定周期で繰り返し動作する各部の動作周波数
の整数倍もしくは整数分の1の周波数とイオンビームの
周波数とを比較して、両周波数がほぼ一致し、かつイオ
ンビームの振幅が予め算出した上記の所定の振幅を越え
るとき、注入の均一性が所定のレベルを満たしていない
場合に限り注入を停止させるようになっており、周波数
比較手段およびビーム照射停止手段としての機能も兼ね
備えている。上記の周波数の設定は、注入レシピ等から
得られるビームスキャン等の周波数から波形処理装置1
2が演算処理にて自動的に行なわれる他、オペレータの
入力によっても行なわれるようになっている。
【0027】注入の具体的な停止は、波形処理装置12
から注入停止の指令をスキャンコントローラ13に与え
ることで、走査電源14がスキャンコントローラ13の
制御により、走査手段6に対しビームラインを注入範囲
外で固定させるような信号を与えることにより行なわれ
る。また、ターゲット8としてのウェーハを移動させる
ウェーハスキャン等を行なう機種の場合は、図示しない
注入コントローラに上記の指令を与えることで注入動作
を停止させる。
【0028】上記の構成におけるビーム電流の監視は、
次のように行なわれる。
【0029】まず、電流計9を用いた場合では、引出電
流または加速・減速電流が電流計9により検出される
と、その電流波形が例えば図2に示すように波形観測器
11により観測される。この観測波形により得られた波
形データは、波形処理装置12に与えられる。一方、非
接触型電流計10を用いた場合では、加速管5を経て走
査手段6によりスキャンされるイオンビームが、非接触
型電流計10により検出され、その電流波形が波形観測
器11により観測される。この観測波形により得られた
波形データも、前記の場合と同様に、波形処理装置12
に与えられる。
【0030】波形処理装置12では、波形データからイ
オンビームの周波数(図2におけるF)と振幅(図2に
おけるA)とが求められ、その周波数と予め設定された
周波数とがほぼ一致し、さらに振幅が所定値を越えてい
ると、注入均一性を満たしていない場合に限り注入一時
停止指令が発生する。走査手段6は、その指令を受けた
走査電源14により、イオンビームを通常のビームライ
ンから逸らせるような信号が与えられる。
【0031】すると、ビームラインは、注入を行なう通
常の範囲から外されて、その位置で固定される。また、
ウェーハスキャン等を行なっている場合は、注入中一時
停止指令によりその動作も停止させられる。
【0032】このとき、イオン注入装置では、インタロ
ック発生警報が表示され、オペレータに対し上記のよう
なビーム振動の発生が告知される。これにより、オペレ
ータは、そのビーム振動を除去するように、イオン源2
のパラメータの調整を行なう。この結果、注入悪影響を
及ぼすビーム振動が除かれて、オペレータによるインタ
ロック解除が入力されると、これによりインタロックリ
セット命令が発生し、この命令に基づいて注入が再開す
る。
【0033】あるいは、インタロック発生警報の発生の
代わりに、オートマチックセットアップの要領でパラメ
ータが自動調整されることによっても、上記のビーム振
動が除去される。この場合、勿論、インタロック発生警
報の表示が並行して行なわれることもある。
【0034】注入の再開においては、注入コントローラ
から注入再開命令が出力されるので、走査電源14等が
その命令を受けることにより、通常の注入動作が行なわ
れるようになる。
【0035】続いて、上記のビーム電流の監視動作にお
ける波形処理装置12の処理手順について図3のフロー
チャートを参照して説明する。
【0036】まず、注入が開始すると、ビームスキャン
周波数、スイングアームスキャン周波数等の各種の周波
数の取り込みが行なわれる(S1)。次いで、波形観測
器11により観測されたビーム電流波形に基づいてビー
ム電流の振幅および周波数が取り込まれ(S2)、注入
処理終了信号が入力されたか否かが判定される(S
3)。
【0037】S3にて、注入処理終了信号が入力された
場合、注入処理を終了する一方、注入処理終了信号が入
力されていない場合、S1で取り込んだ周波数とS2で
取り込んだ周波数との比較が行なわれる(S4)。さら
に、S2で取り込んだビーム電流の周波数とS1で取り
込んだ周波数の整数倍もしくは整数分の1の周波数が一
致しているか否かが判定される(S5)。ここでは、換
言すれば、両周波数が互いに倍数もしくは約数の関係に
あるか否かが判定される。
【0038】S4では、波形処理装置12において、幾
つかのサンプル波形(正弦波等)を用意しておき、観測
されたビーム電流波形に最も近似する波形をサンプル波
形から選びだして、そのサンプル波形について周波数の
比較および振幅の判定が行なわれる。なお、サンプル波
形は、観測波形に対し、より注入インタロックが作動し
やすいものが選択される。これにより、注入インタロッ
クの動作マージンを確保することができる。
【0039】S5にて、周波数の一致が確認されない場
合、処理がS2に戻る一方、周波数の一致が確認された
場合、注入の均一性が計算され(S6)、その結果に基
づいて、均一性が所定のレベルを満たしているか否かが
判定される(S7)。ここで、均一性が所定のレベルを
満たしている場合、処理がS2に戻る一方、均一性が所
定のレベルを満たしていない場合、注入一時停止指令が
出力される(S8)。そして、インタロックリセット命
令の入力があったか否かが判定され(S9)、その入力
があった場合、注入再開動作に伴って処理がS2に戻
る。
【0040】なお、S6の注入の均一性の計算は、波形
処理装置12以外の部分で行なわれることもある。
【0041】以上述べたように、本実施例に係るイオン
注入装置では、注入において一定周期で動作するビーム
スキャン等の繰り返し動作の周波数の整数倍もしくは整
数分の1の周波数とほぼ一致する周波数のビーム電流の
振動が生じたとき、注入の均一性が所定のレベルを満た
してなければ注入を停止させるようになっている。それ
ゆえ、上記の繰り返し動作とビーム電流との共振を防止
して、注入にその振動による悪影響が及ぶことを回避す
ることができる。また、両周波数が一致している場合で
あっても、注入の均一性が満足するものであれば注入が
停止することはなく、不用意な注入の停止を防止するこ
とができる。
【0042】なお、本実施例では、ハイブリッドスキャ
ン方式を採用したイオン注入装置の注入インタロックに
ついて説明したが、他のスキャン方式のイオン注入装置
においても波形処理装置12の注入一時停止指令により
注入を停止することができる。また、本実施例では、本
発明をイオン注入装置に適用した構成について説明した
が、本発明は、イオン注入装置に限らず、電子ビーム露
光装置等のビーム照射装置にも適用が可能であることは
勿論である。
【0043】
【発明の効果】本発明のビーム照射装置は、以上のよう
に、ビーム電流を検出する電流検出手段と、上記電流検
出手段により検出されたビーム電流の時間に対する変化
を観測する電流観測手段と、上記電流観測手段により観
測されたビーム電流の変化に基づいてそのビーム電流の
振動周波数を検出する周波数検出手段と、上記周波数検
出手段により検出された振動周波数と、ビーム照射に関
して一定周期で繰り返し動作する装置所定部の動作周波
数の整数倍もしくは整数分の1の周波数とを比較する周
波数比較手段と、ビーム照射の均一性が所定のレベルを
満たしているか否かを判定する手段と、上記周波数比較
手段による比較で両周波数がほぼ一致するとき、ビーム
照射の均一性が所定のレベルを満たしているか否かを判
定する手段 がビーム照射の均一性が所定のレベルを満た
していないと判定すればビーム照射を停止させるビーム
照射停止手段とを備えている構成である。
【0044】このように、ビーム照射に関して一定周期
で繰り返し動作する装置所定部の動作周波数の整数倍も
しくは整数分の1の周波数とほぼ一致するビーム電流の
振動が生じたときビーム照射の均一性が満足するもので
あれば、ビーム照射を停止させるようになっているの
で、上記の繰り返し動作とビーム電流との共振の発生を
防止することができるとともに、両周波数が一致してい
る場合であっても、ビーム照射の均一性が満足するもの
であるときに不用意にビーム照射が停止することを防止
できる。
【0045】それゆえ、本発明のビーム照射装置を採用
すれば、ビーム照射にビーム電流の振動による悪影響が
及ぶことを回避することができ、ビーム照射の信頼性を
向上させることができるという効果を奏する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam irradiation apparatus for irradiating a beam to a target, and more particularly, to stopping the beam irradiation when an abnormality occurs in the beam irradiation. The present invention relates to a beam irradiation device having a function. 2. Description of the Related Art A beam irradiator such as an ion implanter irradiates a target (sample) with a beam to perform various processes on the target. [0003] For example, as shown in FIG. 4, an ion implantation apparatus extracts ions generated by an ion source 22 in a high voltage section 21 as an ion beam with an extraction voltage from an extraction power supply 23, and a required amount is extracted by a mass analyzer 24. After extracting only a mass ion beam, the acceleration tube 25 accelerates or decelerates with an acceleration / deceleration voltage from an acceleration / deceleration power supply 26, and further scans with a scanning unit 27 to irradiate a target (not shown). . In such an ion implantation apparatus, the beam current is measured by the Faraday 28 arranged near the target before starting the implantation. [0004] The observation of the scan beam current measured by the Faraday 28 is usually performed by an operator using an oscilloscope. The observed waveform shows a trapezoidal waveform as shown in FIG. 5 if the beam current is normal, and it can be understood that the beam current is abnormal when the trapezoidal waveform is broken. [0005] Incidentally, in the ion implantation apparatus, the beam current may oscillate depending on the combination of various parameters given to the ion source. In particular, the ECR (Electron Cyclotron Resonance) ion source, which has no filament and is suitable for extending the life of the ion source, has a strong tendency to cause beam oscillation more easily than the Freeman-type ion source that has been commonly used in the past. I understand. In the ion implantation, there are steps of operating at a constant frequency such as beam scan, wafer scan, and wafer rotation, depending on the type of ion implantation apparatus. When the frequency of the beam vibration coincides with the frequency of the beam oscillation, resonance may occur and the quality of processing such as injection may be deteriorated. For example, regarding the distribution of the carrier concentration on a wafer, peaks and valleys may be partially generated, or shading such as interference fringes may be continuously generated, so that the uniformity of implantation may be impaired. For this reason, it is desired to observe the beam current during the implantation to detect the oscillation of the beam current which has an adverse effect on the implantation as described above. There was a problem that observation was not possible. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and detects a beam vibration as described above that hinders the processing during beam irradiation (including injection) processing. , So that the influence does not affect the beam irradiation. In order to solve the above-mentioned problems, a beam irradiation apparatus according to the present invention has a current detecting means such as an ammeter for detecting a beam current, and a current detecting means for detecting the beam current. Current observation means such as an oscilloscope for observing a change in the beam current with respect to time; frequency detection means for detecting the oscillation frequency of the beam current based on the change in the beam current observed by the current observation means; a vibration frequency detected by means, the beam irradiation
Operation of the specified part of the device
A frequency comparing means for comparing a frequency which is an integral multiple or a fraction of the operating frequency , for example, a frequency which is an integral multiple or a fraction of the frequency of the beam scan, and a beam irradiation average.
A method for determining whether oneness meets a predetermined level
When the two frequencies are substantially the same as compared with each other by the frequency comparing means , the uniformity of beam irradiation reaches a predetermined level.
The means to determine whether the condition is satisfied
Beam irradiation stopping means for stopping beam irradiation when it is determined that the property does not satisfy the predetermined level . In the above arrangement, the beam current is detected by the current detecting means. The detection of the beam current by the current detecting means is performed indirectly by, for example, measuring the output current of an extraction power supply with an ammeter on the side of an ion source serving as a beam generation source in an ion implantation apparatus. This is done by measuring the beam on the side with a non-contact ammeter. Then, a change with respect to time of the beam current detected as described above is observed by the current observation means. Subsequently, the oscillation frequency of the current is detected by the frequency detecting means based on the change in the beam current as the result of the above observation. In ion implantation equipment, beam irradiation
The beam scanning or the like is performed as a repetitive operation of a predetermined portion of the apparatus with respect to a predetermined period, and the frequency of the vibration current of the beam current is compared with an integral multiple or a fraction of the vibration frequency by the frequency comparison means. You. Further , the uniformity of beam irradiation is at a predetermined level.
Means for determining whether or not
Determine whether uniformity meets a predetermined level
You. Further, when the two frequencies are substantially the same in the above comparison, the uniformity of beam irradiation satisfies a predetermined level.
The means for judging whether or not the beam
If it is determined that the predetermined level is not satisfied , the beam irradiation is stopped by the beam irradiation stopping means. Stopping beam irradiation is performed, for example, by diverting the beam from a normal beam line. As described above, in the above configuration, when the frequency of the beam current substantially coincides with the frequency (an integral multiple or a fraction of an integer) of the beam scanning or the like, the beam irradiation is performed based on the uniformity of the beam irradiation. Is to be stopped. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of resonance due to the coincidence of the two frequencies, and even when the two frequencies coincide, the beam irradiation does not stop as long as the uniformity of the beam irradiation is satisfied. This can prevent the beam irradiation from stopping. An embodiment in which the present invention is applied to an ion implantation apparatus will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. As shown in FIG. 1, the ion implantation apparatus according to the present embodiment includes a high voltage section 1. The high voltage section 1 is provided with an ion source 2, a mass analyzer 3, and the like. The ion source 2 is provided with an extraction voltage from the extraction power supply 4 and extracts ions from the plasma generated in the plasma generation chamber. A mass analyzer 3 is disposed downstream of the ion source 2. The mass analyzer 3 extracts an ion species having a predetermined mass from an ion beam extracted from the ion source 2. In the subsequent stage of the high voltage section 1, an acceleration tube 5, a scanning means 6, and the like are provided. The accelerating tube 5 is provided with a high voltage (acceleration / deceleration) provided by an acceleration / deceleration power supply 7 to apply predetermined energy to the ion beam from the mass analyzer 3.
The ion beam is accelerated or decelerated by a deceleration voltage. The scanning means 6 scans an ion beam from the acceleration tube 5 and irradiates the target 8 with the ion beam. The present ion implantation apparatus includes an ammeter 9 or a non-contact type ammeter 10, a waveform observer 11, and a waveform processing device 12 for observing and analyzing a beam current. An ammeter 9 as a current detecting means is connected in series to, for example, the extraction power supply 4 so as to detect the extraction current. Alternatively, the ammeter 9 is connected in series to the acceleration / deceleration power supply 7 to detect the acceleration / deceleration current. In the configuration using the ammeter 9, the beam current itself cannot be detected, but the beam current is indirectly detected by detecting the extraction current or the acceleration / deceleration current related to the beam current. It has become. Therefore, the configuration using the ammeter 9 is not so high in accuracy and is not suitable for managing the injection interlock with high precision. However, if high precision is not required, the configuration using the conventional ion implantation is simple. Easy installation without major changes to the device. Similarly, a non-contact type ammeter 10 as a current detecting means is an instrument for detecting a current in a non-contact manner on the same principle as a current transformer called a clamp meter or the like. It is arranged between. The non-contact type ammeter 10 is, specifically, a coil wound around an annular magnetic core, so that the ion beam passes through the space on the inner peripheral side of the magnetic core. Are arranged. Around the current, in the circumferential direction,
Since a magnetic field is generated that is proportional to the current and inversely proportional to the distance from the current, according to the non-contact type ammeter 10, the current flowing through the coil due to the magnetic field generated around the ion beam is detected as a beam current. It has become so. In the configuration using the above-mentioned non-contact type ammeter 10, since the beam current itself is detected, highly accurate detection is possible. Therefore, the configuration using the non-contact type ammeter 10 is suitable for managing the implantation interlock with high precision. However, since the non-contact type ammeter 10 is arranged in the beam transport path, the conventional ion implantation Significant changes need to be made to the equipment. For this reason, whether to use the ammeter 9 or the non-contact type ammeter 10, or to use both of them is appropriately selected according to the model and use of the device. The above-mentioned ammeter 9 and non-contact type ammeter 10
Is connected to a waveform observer 11. Waveform observation device 1
Numeral 1 is for observing a current waveform detected by the ammeter 9 or the non-contact type ammeter 10, and has a function as a current observing means. An oscilloscope or the like is suitable for the waveform observing device 11. However, if an observing device having a dedicated function for observing a current waveform is adopted, cost reduction can be achieved. The waveform processing device 12 is constituted by a computer, and obtains the frequency of the ion beam by arithmetic processing based on the waveform data taken in from the waveform observation device 11, and has a function as frequency detection means. are doing. Further, the waveform processing device 12 calculates a predetermined amplitude that makes it impossible to satisfy the specification of the injection uniformity depending on conditions such as a beam scan, a wafer scan, a wafer rotation by a rotating disk, and a wafer size. Since the setting of the amplitude varies depending on the scan frequency, wafer size, beam vibration waveform and frequency, etc., the setting is performed individually for each model by a calculation method corresponding to the scan frequency, the wafer size, and the input by an operator. ing. In addition, the waveform processing device 12 operates at a frequency that is an integral multiple or a fraction of the operating frequency of each unit that repeatedly operates at a constant period for ion implantation such as beam scanning, wafer scanning, and wafer rotation. When the two frequencies are almost the same and the amplitude of the ion beam exceeds the predetermined amplitude calculated in advance, the injection is stopped only when the uniformity of the injection does not satisfy the predetermined level. Thus, it also has functions as frequency comparison means and beam irradiation stop means. The setting of the frequency is performed based on the frequency of the beam scan or the like obtained from the implantation recipe or the like.
2 is automatically performed by arithmetic processing, and also performed by an input from an operator. The specific stop of the injection is performed by the waveform processing device 12.
, The scan power supply 14 gives a signal to the scanning means 6 to fix the beam line outside the injection range under the control of the scan controller 13. In the case of a model that performs a wafer scan or the like for moving a wafer as the target 8, the injection operation is stopped by giving the above-described command to an injection controller (not shown). The monitoring of the beam current in the above configuration is as follows.
It is performed as follows. First, in the case where the ammeter 9 is used, when the draw current or the acceleration / deceleration current is detected by the ammeter 9, the current waveform is observed by the waveform observer 11, for example, as shown in FIG. . Waveform data obtained from the observed waveform is supplied to the waveform processing device 12. On the other hand, when the non-contact type ammeter 10 is used, the ion beam scanned by the scanning means 6 via the acceleration tube 5 is detected by the non-contact type ammeter 10, and its current waveform is observed by the waveform observer 11. Is done. The waveform data obtained from the observed waveform is also transmitted to the waveform processing device 12 in the same manner as described above.
Given to. In the waveform processing device 12, the frequency (F in FIG. 2) and the amplitude (A in FIG. 2) of the ion beam are obtained from the waveform data, and the frequency substantially matches the preset frequency. If the amplitude exceeds a predetermined value, an injection stop command is issued only when the injection uniformity is not satisfied. The scanning means 6 is given a signal by the scanning power supply 14 which has received the command to deviate the ion beam from a normal beam line. Then, the beam line is deviated from the normal range for performing implantation and fixed at that position. Also,
If a wafer scan or the like is being performed, the operation is also stopped by the injection pause command. At this time, in the ion implantation apparatus, an interlock occurrence alarm is displayed, and the operator is notified of the occurrence of the above-described beam vibration. This allows the operator to remove the beam vibration so as to eliminate the beam vibration.
Adjust the parameters of As a result, the beam vibration that adversely affects the injection is removed, and when the interlock release is input by the operator, an interlock reset command is generated, and the injection is restarted based on the command. Alternatively, the above-described beam vibration is also eliminated by automatically adjusting parameters in the manner of an automatic setup instead of generating an interlock occurrence alarm. In this case, of course, the display of the interlock occurrence alarm may be performed in parallel. When the injection is restarted, an injection restart instruction is output from the injection controller. When the scanning power supply 14 or the like receives the instruction, a normal injection operation is performed. Next, the processing procedure of the waveform processing device 12 in the above-described beam current monitoring operation will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the injection is started, various frequencies such as a beam scan frequency and a swing arm scan frequency are taken in (S1). Next, the amplitude and frequency of the beam current are fetched based on the beam current waveform observed by the waveform observer 11 (S2), and it is determined whether or not an injection processing end signal has been input (S2).
3). In S3, when the injection processing end signal is input, the injection processing is terminated. On the other hand, when the injection processing end signal is not input, the frequency captured in S1 is compared with the frequency captured in S2. (S4). Further, it is determined whether or not the frequency of the beam current captured in S2 and the frequency that is an integral multiple or a fraction of the frequency captured in S1 match (S5). Here, in other words, it is determined whether or not both frequencies have a multiple or divisor relationship with each other. In S4, the waveform processing device 12 prepares some sample waveforms (sine waves, etc.), selects the waveform that is most similar to the observed beam current waveform from the sample waveforms, and selects the sample waveform. Are compared with each other and the amplitude is determined. The sample waveform is selected so that the injection interlock easily operates with respect to the observed waveform. Thereby, an operation margin of the injection interlock can be secured. In S5, if the frequency coincidence is not confirmed, the process returns to S2, while if the frequency coincidence is confirmed, the uniformity of the injection is calculated (S6), and the uniformity is calculated based on the result. Is determined whether or not satisfies a predetermined level (S7). Here, if the uniformity satisfies the predetermined level, the process returns to S2, while if the uniformity does not satisfy the predetermined level, an injection temporary stop command is output (S8). Then, it is determined whether or not an interlock reset command has been input (S9). If the input has been received, the process returns to S2 with the injection resuming operation. Incidentally, the calculation of the uniformity of the injection in S6 may be performed in a portion other than the waveform processing device 12. As described above, in the ion implantation apparatus according to the present embodiment, the frequency of the frequency substantially coincident with an integral multiple or 1 / integral of the frequency of the repetitive operation such as the beam scan that operates at a constant period in the implantation. When the beam current oscillates, if the uniformity of the implantation does not satisfy a predetermined level, the implantation is stopped. Therefore, it is possible to prevent the above-described repetitive operation and the resonance of the beam current from occurring, and to prevent the implantation from being adversely affected by the vibration. Even if the two frequencies coincide with each other, if the uniformity of the injection is satisfied, the injection does not stop, and the inadvertent stop of the injection can be prevented. In this embodiment, the injection interlock of the ion implantation apparatus adopting the hybrid scan system has been described. However, in other ion implantation apparatuses of the scan system, the implantation is stopped by the injection temporary stop command of the waveform processing unit 12. Can be stopped. In this embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the ion implantation apparatus has been described. However, the present invention is not limited to the ion implantation apparatus, and can be applied to a beam irradiation apparatus such as an electron beam exposure apparatus. Of course. As described above, the beam irradiation apparatus according to the present invention comprises a current detecting means for detecting a beam current, and a current observing means for observing a change in the beam current detected by the current detecting means with respect to time. means, and frequency detecting means for detecting the vibration frequency of the beam current based on observed changes in beam current by the current monitoring means, a vibration frequency detected by said frequency detecting means, about the beam irradiation
Operating frequency of the predetermined part of the device
A frequency comparing means for comparing a frequency of an integral multiple of a number or a fraction of an integer ;
Means for judging whether or not the frequency is satisfied, and when the two frequencies are substantially the same as compared by the frequency comparing means , the beam
Determines whether the uniformity of irradiation meets a specified level.
Means that the beam irradiation uniformity meets a predetermined level.
Beam irradiation stopping means for stopping beam irradiation when it is determined that the irradiation has not been performed. As described above, a constant cycle for beam irradiation
When the oscillation of the beam current is substantially equal to an integral multiple or a fraction of the operating frequency of the predetermined portion of the device that repeatedly operates , the beam irradiation is stopped if the uniformity of the beam irradiation is satisfied. As a result, it is possible to prevent the occurrence of resonance between the above-described repetitive operation and the beam current, and to satisfy the uniformity of beam irradiation even when both frequencies match. It is possible to prevent the beam irradiation from being stopped carelessly at a certain time. Therefore, by employing the beam irradiation apparatus of the present invention, it is possible to prevent the beam irradiation from being adversely affected by the oscillation of the beam current, thereby improving the reliability of the beam irradiation. Play.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るイオン注入装置の要部
の構成を示すブロック図である。
【図2】図1のイオン注入装置における波形観測器によ
り観測されるビーム電流の振動波形を示す波形図であ
る。
【図3】図1のイオン注入装置が注入インタロックを行
なう際の波形処理装置の処理手順を示すフローチャート
である。
【図4】従来のイオン注入装置の要部の構成を示すブロ
ック図である。
【図5】図4のイオン注入装置におけるファラデーで観
測されるスキャンビーム電流の波形を示す波形図であ
る。
【符号の説明】
9 電流計(電流検出手段)
10 非接触型電流計(電流検出手段)
11 波形観測器(電流観測手段)
12 波形処理装置(周波数検出手段、周波数比較手
段、
ビーム照射停止手段)BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of an ion implantation apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram showing an oscillation waveform of a beam current observed by a waveform observer in the ion implantation apparatus of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the waveform processing apparatus when the ion implantation apparatus of FIG. 1 performs implantation interlock. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a main part of a conventional ion implantation apparatus. 5 is a waveform chart showing a waveform of a scan beam current observed in Faraday in the ion implantation apparatus of FIG. [Description of Signs] 9 Ammeter (current detection means) 10 Non-contact type ammeter (current detection means) 11 Waveform observer (current observation means) 12 Waveform processing device (frequency detection means, frequency comparison means, beam irradiation stop means) )
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/317 H01L 21/265 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/317 H01L 21/265
Claims (1)
対する変化を観測する電流観測手段と、 上記電流観測手段により観測されたビーム電流の変化に
基づいてそのビーム電流の振動周波数を検出する周波数
検出手段と、 上記周波数検出手段により検出された振動周波数と、ビ
ーム照射に関して一定周期で繰り返し動作する装置所定
部の動作周波数の整数倍もしくは整数分の1の周波数と
を比較する周波数比較手段と、ビーム照射の均一性が所定のレベルを満たしているか否
かを判定する手段と、 上記周波数比較手段による比較で両周波数がほぼ一致す
るとき、ビーム照射の均一性が所定のレベルを満たして
いるか否かを判定する手段がビーム照射の均一性が所定
のレベルを満たしていないと判定すればビーム照射を停
止させるビーム照射停止手段とを備えていることを特徴
とするビーム照射装置。(57) [Claims] 1. A current detecting means for detecting a beam current, a current observing means for observing a change in the beam current detected by the current detecting means with respect to time, and a current observing means. Frequency detecting means for detecting a vibration frequency of the beam current based on a change in the beam current observed by the method, a vibration frequency detected by the frequency detecting means ,
Predetermined equipment that operates repeatedly at regular intervals for
Frequency comparing means for comparing the frequency of operation of the unit with an integral multiple or a fraction of an integer, and whether or not the uniformity of beam irradiation satisfies a predetermined level
Means, and when the two frequencies are substantially the same as compared by the frequency comparing means , the uniformity of beam irradiation satisfies a predetermined level.
Means to determine whether or not beam irradiation uniformity
A beam irradiation stopping means for stopping beam irradiation when it is determined that the level does not satisfy the following condition.
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JP15765194A JP3371550B2 (en) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | Beam irradiation device |
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1994
- 1994-07-08 JP JP15765194A patent/JP3371550B2/en not_active Expired - Fee Related
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